JPH1190867A - マイクロマニピュレータ - Google Patents
マイクロマニピュレータInfo
- Publication number
- JPH1190867A JPH1190867A JP25192597A JP25192597A JPH1190867A JP H1190867 A JPH1190867 A JP H1190867A JP 25192597 A JP25192597 A JP 25192597A JP 25192597 A JP25192597 A JP 25192597A JP H1190867 A JPH1190867 A JP H1190867A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- link
- movable
- slider
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高い分解能を持ちながら、充分大きな可動範囲
をとる。 【解決手段】６自由度を有するマイクロパラレルリンク
機構を用いたマイクロマニピュレータにおいて、各リン
クは、パイプ24、圧電素子25、この圧電素子の一端に設
けられた弾性ばね脚39を有する可動子26と弾性材38、及
びスライダ27を有し、上記圧電素子25の急速変形により
移動される上記可動子26によって上記スライダ27が駆動
される直動アクチュエータを備える。
をとる。 【解決手段】６自由度を有するマイクロパラレルリンク
機構を用いたマイクロマニピュレータにおいて、各リン
クは、パイプ24、圧電素子25、この圧電素子の一端に設
けられた弾性ばね脚39を有する可動子26と弾性材38、及
びスライダ27を有し、上記圧電素子25の急速変形により
移動される上記可動子26によって上記スライダ27が駆動
される直動アクチュエータを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン、
光通信構成部品、半導体等の微小部品の組立て、溶接、
微細加工、顕微鏡のステージ等の関連及び細胞操作のバ
イオテクノロジー関連において使用されるマイクロパラ
レルリンク機構によるマイクロマニピュレータに関す
る。
光通信構成部品、半導体等の微小部品の組立て、溶接、
微細加工、顕微鏡のステージ等の関連及び細胞操作のバ
イオテクノロジー関連において使用されるマイクロパラ
レルリンク機構によるマイクロマニピュレータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、光通信や半導体の関連分野では、
微小な光部品や半導体を組立てる微細組立て装置に、小
型で［ｍｍ（ミリメートル）］オーダーの可動範囲を持
つ、多自由度、高精度のマイクロマニピュレータの開発
が求められている。このようなマイクロマニピュレータ
では特に、（１）数十［ｎｍ（ナノメートル）］オーダ
ーの分解能を持ちつつ、１［ｍｍ］以上の長いストロー
クをとることができること（２）顕微鏡の下で組立て作
業を行なうために微小化できることの２点が強く要求さ
れている。
微小な光部品や半導体を組立てる微細組立て装置に、小
型で［ｍｍ（ミリメートル）］オーダーの可動範囲を持
つ、多自由度、高精度のマイクロマニピュレータの開発
が求められている。このようなマイクロマニピュレータ
では特に、（１）数十［ｎｍ（ナノメートル）］オーダ
ーの分解能を持ちつつ、１［ｍｍ］以上の長いストロー
クをとることができること（２）顕微鏡の下で組立て作
業を行なうために微小化できることの２点が強く要求さ
れている。
【０００３】すなわち、微細作業では、高精度、多自由
度の位置決めが必要であり、そのために、６本のリンク
それぞれに設けた圧電素子により伸縮可能に構成したパ
ラレルリンク型のマニピュレータが提案された。
度の位置決めが必要であり、そのために、６本のリンク
それぞれに設けた圧電素子により伸縮可能に構成したパ
ラレルリンク型のマニピュレータが提案された。
【０００４】特開平６−１７０７６１号に同種のマイク
ロパラレルリンク機構が開示されており、図７にこのよ
うなマイクロマニピュレータを例示する。ここでパラレ
ルリンク機構本体は、可動板１１と、固定板１２と、こ
れら両者を結合する６本のリンク１３，１３，…とによ
り構成されている。可動板１１上にはハンド１４が設け
られる。
ロパラレルリンク機構が開示されており、図７にこのよ
うなマイクロマニピュレータを例示する。ここでパラレ
ルリンク機構本体は、可動板１１と、固定板１２と、こ
れら両者を結合する６本のリンク１３，１３，…とによ
り構成されている。可動板１１上にはハンド１４が設け
られる。
【０００５】各リンク１３，１３，…には、積層型圧電
素子１５及び歪みゲージ１６とが組込まれており、積層
型圧電素子１５の伸縮動作に伴ってそのストロークを変
化させるようになっている。
素子１５及び歪みゲージ１６とが組込まれており、積層
型圧電素子１５の伸縮動作に伴ってそのストロークを変
化させるようになっている。
【０００６】しかるに、そのストローク量を歪みゲージ
１６により検出し、各リンク１３，１３，…のストロー
クを協調して制御することにより、可動板１１が固定板
１２に対して並進３自由度、回転３自由度の計６自由度
の相対運動を行なうことができるようになっている。
１６により検出し、各リンク１３，１３，…のストロー
クを協調して制御することにより、可動板１１が固定板
１２に対して並進３自由度、回転３自由度の計６自由度
の相対運動を行なうことができるようになっている。
【０００７】このようなリンク接続方式によれば、アク
チュエータとしての積層型圧電素子１５により各リンク
１３，１３，…のストローク量を調整することにより、
下方の固定板１２に対する上方の可動板１１の相対的な
位置及び姿勢を制御することができる。
チュエータとしての積層型圧電素子１５により各リンク
１３，１３，…のストローク量を調整することにより、
下方の固定板１２に対する上方の可動板１１の相対的な
位置及び姿勢を制御することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記図７に
示したパラレルリンク機構では、積層型圧電素子１５の
伸縮動作をそのままリンク１３の伸縮として利用してい
るため、制御における分解能が非常に高い反面、最大動
作ストローク、すなわち変位量が８［μｍ］と非常に小
さく、結果としてパラレルリンク機構自体の可動範囲も
小さいものとなってしまうという不具合があった。
示したパラレルリンク機構では、積層型圧電素子１５の
伸縮動作をそのままリンク１３の伸縮として利用してい
るため、制御における分解能が非常に高い反面、最大動
作ストローク、すなわち変位量が８［μｍ］と非常に小
さく、結果としてパラレルリンク機構自体の可動範囲も
小さいものとなってしまうという不具合があった。
【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、高い分解能を持ち
ながら、充分大きな可動範囲をとることが可能な、６自
由度を有するパラレルリンク機構を用いたマイクロマニ
ピュレータを提供することにある。
たもので、その目的とするところは、高い分解能を持ち
ながら、充分大きな可動範囲をとることが可能な、６自
由度を有するパラレルリンク機構を用いたマイクロマニ
ピュレータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
６自由度を有するマイクロパラレルリンク機構を用いた
マイクロマニピュレータにおいて、各リンクは、パイ
プ、圧電素子、この圧電素子の一端に設けられたばね脚
を有する可動子と弾性材、及びスライダを有し、上記圧
電素子の急速変形により移動される上記可動子によって
上記スライダが駆動される直動アクチュエータを備える
ことを特徴とする。
６自由度を有するマイクロパラレルリンク機構を用いた
マイクロマニピュレータにおいて、各リンクは、パイ
プ、圧電素子、この圧電素子の一端に設けられたばね脚
を有する可動子と弾性材、及びスライダを有し、上記圧
電素子の急速変形により移動される上記可動子によって
上記スライダが駆動される直動アクチュエータを備える
ことを特徴とする。
【００１１】このような構成とした結果、高い分解能を
持ちながら、可動範囲に制限を受けることがなく、且つ
可動板と固定板とを接続するリンクを構成する直動アク
チュエータが小型であるためにマニピュレータ全体を小
型化することができる。
持ちながら、可動範囲に制限を受けることがなく、且つ
可動板と固定板とを接続するリンクを構成する直動アク
チュエータが小型であるためにマニピュレータ全体を小
型化することができる。
【００１２】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記圧電素子の可動子を設けていない
他端側に慣性体を設けたことを特徴とする。このような
構成とした結果、上記請求項１記載の発明の作用に加え
て、上記可動子の移動量に直接関係する慣性量を可変設
定することができるため、結果として上記直動アクチュ
エータの伸縮ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定
することができる。
の発明において、上記圧電素子の可動子を設けていない
他端側に慣性体を設けたことを特徴とする。このような
構成とした結果、上記請求項１記載の発明の作用に加え
て、上記可動子の移動量に直接関係する慣性量を可変設
定することができるため、結果として上記直動アクチュ
エータの伸縮ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定
することができる。
【００１３】
（第１の実施の形態）以下本発明の第１の実施の形態に
係るパラレルリンク型のマイクロマニピュレータについ
て図面を参照して説明する。
係るパラレルリンク型のマイクロマニピュレータについ
て図面を参照して説明する。
【００１４】図１はその全体の構成を示すもので、ハン
ド２０を載置固定した可動板２１と、固定板２２と、こ
れら両者を結合する６本のリンク２３，２３，…とによ
り構成されている。
ド２０を載置固定した可動板２１と、固定板２２と、こ
れら両者を結合する６本のリンク２３，２３，…とによ
り構成されている。
【００１５】各リンク２３，２３，…は、パイプ２４内
に後述する積層型圧電素子２５及び可動子２６が組込ま
れており、積層型圧電素子２５の急速な伸縮動作に伴っ
て移動される可動子２６によってそのストロークを変化
させるようになっている。
に後述する積層型圧電素子２５及び可動子２６が組込ま
れており、積層型圧電素子２５の急速な伸縮動作に伴っ
て移動される可動子２６によってそのストロークを変化
させるようになっている。
【００１６】図２はリンク２３の具体構成を例示する断
面図であり、パイプ２４内で、積層型圧電素子２５によ
り移動される可動子２６に駆動されたスライダ２７がパ
イプ２４の軸方向に沿って滑動する構造となっており、
スライダ２７は連結棒２８及びボールジョイント２９を
介してここでは図示しない可動板２１と、またパイプ２
４は連結棒３０及びボールジョイント３１を介してここ
では図示しない固定板２２と連結される。
面図であり、パイプ２４内で、積層型圧電素子２５によ
り移動される可動子２６に駆動されたスライダ２７がパ
イプ２４の軸方向に沿って滑動する構造となっており、
スライダ２７は連結棒２８及びボールジョイント２９を
介してここでは図示しない可動板２１と、またパイプ２
４は連結棒３０及びボールジョイント３１を介してここ
では図示しない固定板２２と連結される。
【００１７】ボールジョイント２９は、与圧板３２及び
与圧ばね３３により可動板２１に固定されたハウジング
３４内で与圧され、円滑に可動板２１との取付角度を可
変できるようになっている。同様に、ボールジョイント
３１は、与圧板３５及び与圧ばね３６により固定板２２
に固定されたハウジング３７内で与圧され、円滑に固定
板２２との取付角度を可変できるようになっている。
与圧ばね３３により可動板２１に固定されたハウジング
３４内で与圧され、円滑に可動板２１との取付角度を可
変できるようになっている。同様に、ボールジョイント
３１は、与圧板３５及び与圧ばね３６により固定板２２
に固定されたハウジング３７内で与圧され、円滑に固定
板２２との取付角度を可変できるようになっている。
【００１８】上記スライダ２７の一端面には、弾性材３
８を介して平板リング状の可動子２６及びこの可動子２
６の中央の孔に一端を挿入した積層型圧電素子２５が配
置され、この積層型圧電素子２５を覆うようにして可動
子２６に弾性ばね脚３９を設け、パイプ２４の内周面と
の間で弾性によって摩擦力を与える支点を構成してい
る。
８を介して平板リング状の可動子２６及びこの可動子２
６の中央の孔に一端を挿入した積層型圧電素子２５が配
置され、この積層型圧電素子２５を覆うようにして可動
子２６に弾性ばね脚３９を設け、パイプ２４の内周面と
の間で弾性によって摩擦力を与える支点を構成してい
る。
【００１９】しかるに、上記パイプ２４は、直径が例え
ば２［ｍｍ］であり、その内部に上述したスライダ２
７、弾性材３８、可動子２６、積層型圧電素子２５、及
び弾性ばね脚３９から構成される直動アクチュエータが
収納されるようになるもので、可動子２６の外周面とパ
イプ２４の内周面との静止摩擦力によって保持されてい
る。また、弾性材３８、可動子２６、積層型圧電素子２
５、及び弾性ばね脚３９は一体化されている。
ば２［ｍｍ］であり、その内部に上述したスライダ２
７、弾性材３８、可動子２６、積層型圧電素子２５、及
び弾性ばね脚３９から構成される直動アクチュエータが
収納されるようになるもので、可動子２６の外周面とパ
イプ２４の内周面との静止摩擦力によって保持されてい
る。また、弾性材３８、可動子２６、積層型圧電素子２
５、及び弾性ばね脚３９は一体化されている。
【００２０】しかるに、積層型圧電素子２５を急激に伸
長動作させると、衝撃的な慣性力が発生し、上記静止摩
擦力に打ち勝って可動子２６がパイプ２４内を滑動す
る。そこで積層型圧電素子２５を緩やかに収縮させる
と、可動子２６は滑動を停止し、上記静止摩擦力により
パイプ２４内で位置を固定する。
長動作させると、衝撃的な慣性力が発生し、上記静止摩
擦力に打ち勝って可動子２６がパイプ２４内を滑動す
る。そこで積層型圧電素子２５を緩やかに収縮させる
と、可動子２６は滑動を停止し、上記静止摩擦力により
パイプ２４内で位置を固定する。
【００２１】これとは反対に、積層型圧電素子２５を急
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子２６を逆方向に移動させることができる。以
下、上記直動アクチュエータの動作について詳細に説明
する。
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子２６を逆方向に移動させることができる。以
下、上記直動アクチュエータの動作について詳細に説明
する。
【００２２】図４に示すように積層型圧電素子２５に台
形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上がるＩ，
ＩＩＩのタイミングでは積層型圧電素子２５が急激に伸
長する。このとき、可動子２６と積層型圧電素子２５が
互いに逆方向に急激に移動し、同時に積層型圧電素子２
５に応じて衝撃力が発生する。この積層型圧電素子２５
によって発生した衝撃力は可動子２６に伝達され、静止
摩擦力に打ち勝って可動子２６を駆動する。これによ
り、可動子２６は弾性材３８を介してスライダ２７を叩
くように押して移動させる。
形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上がるＩ，
ＩＩＩのタイミングでは積層型圧電素子２５が急激に伸
長する。このとき、可動子２６と積層型圧電素子２５が
互いに逆方向に急激に移動し、同時に積層型圧電素子２
５に応じて衝撃力が発生する。この積層型圧電素子２５
によって発生した衝撃力は可動子２６に伝達され、静止
摩擦力に打ち勝って可動子２６を駆動する。これによ
り、可動子２６は弾性材３８を介してスライダ２７を叩
くように押して移動させる。
【００２３】その後、図中のＩＩ，ＩＶのタイミング区
間では、積層型圧電素子２５に印加する電圧を徐々に低
下させており、積層型圧電素子２５の長さが緩やかに収
縮するため、積層型圧電素子２５外周面とパイプ２４内
周面との摩擦力によって可動子２６の動きが阻止される
と共に、積層型圧電素子２５自身のみが引き戻される。
間では、積層型圧電素子２５に印加する電圧を徐々に低
下させており、積層型圧電素子２５の長さが緩やかに収
縮するため、積層型圧電素子２５外周面とパイプ２４内
周面との摩擦力によって可動子２６の動きが阻止される
と共に、積層型圧電素子２５自身のみが引き戻される。
【００２４】このような過程を繰返すことにより、スラ
イダ２７がパイプ２４内で滑動し、リンク２３の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子２６はパイプ
２４内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。
イダ２７がパイプ２４内で滑動し、リンク２３の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子２６はパイプ
２４内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。
【００２５】このようなリンク２３が可動板２１と固定
板２２との間にあって、且つ上記図２で示した如くスラ
イダ２７は連結棒２８を介してボールジョイント２９に
よりハウジング３４内で与圧板３２及び与圧ばね３３か
ら与圧をかけられ、同様にパイプ２４は連結棒３０を介
してボールジョイント３１によりハウジング３７内で与
圧板３５及び与圧ばね３６から与圧をかけられてそれぞ
れ回動自在に接続されているため、１本のリンク２３で
６自由度を有する構造を実現することができるものであ
る。
板２２との間にあって、且つ上記図２で示した如くスラ
イダ２７は連結棒２８を介してボールジョイント２９に
よりハウジング３４内で与圧板３２及び与圧ばね３３か
ら与圧をかけられ、同様にパイプ２４は連結棒３０を介
してボールジョイント３１によりハウジング３７内で与
圧板３５及び与圧ばね３６から与圧をかけられてそれぞ
れ回動自在に接続されているため、１本のリンク２３で
６自由度を有する構造を実現することができるものであ
る。
【００２６】また、上記図３で示したような台形波電圧
に代えて、図４に示すような全波整流波電圧を印加する
ことも可能である。この場合、出力、すなわちリンク２
３での伸縮の力をさらに増大させることができる。
に代えて、図４に示すような全波整流波電圧を印加する
ことも可能である。この場合、出力、すなわちリンク２
３での伸縮の力をさらに増大させることができる。
【００２７】以上に示した如くこの第１の実施の形態に
係るリンク２３の構造とすることにより、所望するリン
ク２３の直動アクチュエータを駆動してそのリンク２３
を伸縮させると、各リンク２３，２３，…の伸縮量に応
じて可動板２１が位置及び姿勢の６自由度を制御されて
その位置、姿勢を変えるため、必要なリンク２３の伸縮
が行なわれることとなる。
係るリンク２３の構造とすることにより、所望するリン
ク２３の直動アクチュエータを駆動してそのリンク２３
を伸縮させると、各リンク２３，２３，…の伸縮量に応
じて可動板２１が位置及び姿勢の６自由度を制御されて
その位置、姿勢を変えるため、必要なリンク２３の伸縮
が行なわれることとなる。
【００２８】上記直動アクチュエータは、可動範囲に制
限がなく、パイプ２４の長さに合わせて充分長く設定す
ることができる。また、直動アクチュエータ自体の構成
がきわめて小型であるため、従来の圧電素子の伸縮によ
り駆動されるパラレルリンク機構のマニピュレータより
装置全体を小型化しながら、且つ作業範囲を大幅に広く
設定することができる。したがって、例えば顕微鏡の下
で微小物を微細組立てする作業やマニピュレーションを
行なうマイクロマニピュレータとして実現することが容
易となる。
限がなく、パイプ２４の長さに合わせて充分長く設定す
ることができる。また、直動アクチュエータ自体の構成
がきわめて小型であるため、従来の圧電素子の伸縮によ
り駆動されるパラレルリンク機構のマニピュレータより
装置全体を小型化しながら、且つ作業範囲を大幅に広く
設定することができる。したがって、例えば顕微鏡の下
で微小物を微細組立てする作業やマニピュレーションを
行なうマイクロマニピュレータとして実現することが容
易となる。
【００２９】（第２の実施の形態）以下本発明の第２の
実施の形態に係るパラレルリンク型のマイクロマニピュ
レータについて図面を参照して説明する。
実施の形態に係るパラレルリンク型のマイクロマニピュ
レータについて図面を参照して説明する。
【００３０】なお、全体の構成については上記図１で説
明したものと同様であるので、同一部分は同一符号を付
してその図示及び説明を省略するものとする。さらに、
リンク２３の具体構成についても、図５に示すように基
本的には同様であるので、同一部分は同一符号を付して
その説明は省略するものとする。
明したものと同様であるので、同一部分は同一符号を付
してその図示及び説明を省略するものとする。さらに、
リンク２３の具体構成についても、図５に示すように基
本的には同様であるので、同一部分は同一符号を付して
その説明は省略するものとする。
【００３１】しかして、積層型圧電素子２５の可動子２
６を設けていない他端側に慣性体４０を固定配設する。
この慣性体４０は、積層型圧電素子２５が印加された電
圧によって急激に伸長する際に生じる衝撃力を増加する
ために設けられたもので、これにより可動子２６の移動
量に直接関係する慣性量を可変設定することができる。
そのため、直動アクチュエータの伸縮ステップ量及び伸
縮速度を任意に可変設定することができる。
６を設けていない他端側に慣性体４０を固定配設する。
この慣性体４０は、積層型圧電素子２５が印加された電
圧によって急激に伸長する際に生じる衝撃力を増加する
ために設けられたもので、これにより可動子２６の移動
量に直接関係する慣性量を可変設定することができる。
そのため、直動アクチュエータの伸縮ステップ量及び伸
縮速度を任意に可変設定することができる。
【００３２】以下、上記直動アクチュエータの動作につ
いて詳細に説明する。図６に示すように積層型圧電素子
２５に台形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上
がるＶ，ＶＩＩのタイミングでは積層型圧電素子２５が
急激に伸長する。このとき、可動子２６と積層型圧電素
子２５が互いに逆方向に急激に移動し、同時に慣性体４
０を設けた積層型圧電素子２５に応じて衝撃力が発生す
る。この積層型圧電素子２５によって発生した衝撃力は
慣性体４０の質量が加味されたもので、可動子２６に伝
達され、静止摩擦力に容易に打ち勝って可動子２６を駆
動する。これにより、可動子２６は弾性材３８を介して
スライダ２７を強く叩くように押して移動させる。
いて詳細に説明する。図６に示すように積層型圧電素子
２５に台形波電圧を印加した場合、図中の電圧が立ち上
がるＶ，ＶＩＩのタイミングでは積層型圧電素子２５が
急激に伸長する。このとき、可動子２６と積層型圧電素
子２５が互いに逆方向に急激に移動し、同時に慣性体４
０を設けた積層型圧電素子２５に応じて衝撃力が発生す
る。この積層型圧電素子２５によって発生した衝撃力は
慣性体４０の質量が加味されたもので、可動子２６に伝
達され、静止摩擦力に容易に打ち勝って可動子２６を駆
動する。これにより、可動子２６は弾性材３８を介して
スライダ２７を強く叩くように押して移動させる。
【００３３】その後、図中のＶＩ，ＶＩＩＩのタイミン
グ区間では、積層型圧電素子２５に印加する電圧を徐々
に低下させており、積層型圧電素子２５の長さが緩やか
に収縮するため、積層型圧電素子２５外周面とパイプ２
４内周面との摩擦力によって可動子２６の動きが阻止さ
れると共に、積層型圧電素子２５自身のみが引き戻され
る。
グ区間では、積層型圧電素子２５に印加する電圧を徐々
に低下させており、積層型圧電素子２５の長さが緩やか
に収縮するため、積層型圧電素子２５外周面とパイプ２
４内周面との摩擦力によって可動子２６の動きが阻止さ
れると共に、積層型圧電素子２５自身のみが引き戻され
る。
【００３４】このような過程を繰返すことにより、スラ
イダ２７がパイプ２４内で滑動し、リンク２３の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子２６はパイプ
２４内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。
イダ２７がパイプ２４内で滑動し、リンク２３の長さが
伸長されることとなる。すなわち、可動子２６はパイプ
２４内周面との摩擦によって保持され、慣性力が最大静
止摩擦力を越えた時点から移動を開始し、動摩擦力を下
回った時点で停止するようになる。
【００３５】これとは反対に、積層型圧電素子２５を急
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子２６を逆方向に移動させることができる。この
慣性力は上記慣性体４０の質量が加味されたものとなっ
ているため、慣性体４０を上記図２で示した構成のもの
の場合に比して、１回に滑動する量すなわち伸縮ステッ
プ量を増加させることができ、その結果、繰返し駆動し
た場合の伸縮速度を増加させることができる。
激に収縮動作させた後に緩やかに伸長させることによっ
て可動子２６を逆方向に移動させることができる。この
慣性力は上記慣性体４０の質量が加味されたものとなっ
ているため、慣性体４０を上記図２で示した構成のもの
の場合に比して、１回に滑動する量すなわち伸縮ステッ
プ量を増加させることができ、その結果、繰返し駆動し
た場合の伸縮速度を増加させることができる。
【００３６】したがって、慣性体４０として使用するも
のの質量を可変することで、直動アクチュエータの伸縮
速度を任意に可変設定することができるようになる。な
お、本発明は上記第１及び第２の実施の形態に限るもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して
実施することが可能であるものとする。
のの質量を可変することで、直動アクチュエータの伸縮
速度を任意に可変設定することができるようになる。な
お、本発明は上記第１及び第２の実施の形態に限るもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して
実施することが可能であるものとする。
【００３７】
【発明の効果】請求項１記載の発明のような構成とすれ
ば、高い分解能を持ちながら、可動範囲に制限を受ける
ことがなく、且つ可動板と固定板とを接続するリンクを
構成する直動アクチュエータが小型であるためにマニピ
ュレータ全体を小型化することができる。
ば、高い分解能を持ちながら、可動範囲に制限を受ける
ことがなく、且つ可動板と固定板とを接続するリンクを
構成する直動アクチュエータが小型であるためにマニピ
ュレータ全体を小型化することができる。
【００３８】請求項２記載の発明のような構成とすれ
ば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、上記可動
子の移動量に直接関係する慣性量を可変設定することが
できるため、結果として上記直動アクチュエータの伸縮
ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定することがで
きる。
ば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、上記可動
子の移動量に直接関係する慣性量を可変設定することが
できるため、結果として上記直動アクチュエータの伸縮
ステップ量及び伸縮速度を任意に可変設定することがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る全体の構成を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係るリンクの断面構造を示す
図。
図。
【図３】同実施の形態に係る積層型圧電素子への印加電
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。
【図４】同実施の形態に係る積層型圧電素子への他の印
加電圧波形を例示する図。
加電圧波形を例示する図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るリンクの断面
構造を示す図。
構造を示す図。
【図６】同実施の形態に係る積層型圧電素子への印加電
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。
圧波形と直動アクチュエータの動作を示す図。
【図７】一般的なパラレルリンク機構によるマイクロマ
ニピュレータの構成を示す斜視図。
ニピュレータの構成を示す斜視図。
１１…可動板 １２…固定板 １３…リンク １４…ハンド １５…積層型圧電素子 １６…歪みゲージ ２０…ハンド ２１…可動板 ２２…固定板 ２３…リンク ２４…パイプ ２５…積層型圧電素子 ２６…可動子 ２７…スライダ ２８，３０…連結棒 ２９，３１…ボールジョイント ３２，３５…与圧板 ３３，３６…与圧ばね ３４，３７…ハウジング ３８…弾性材 ３９…弾性ばね脚 ４０…慣性体
Claims (2)
- 【請求項１】 ６自由度を有するマイクロパラレルリン
ク機構を用いたマイクロマニピュレータにおいて、各リ
ンクは、パイプ、圧電素子、この圧電素子の一端に設け
られたばね脚を有する可動子と弾性材、及びスライダを
有し、上記圧電素子の急速変形により移動される上記可
動子によって上記スライダが駆動される直動アクチュエ
ータを備えることを特徴とするマイクロマニピュレー
タ。 - 【請求項２】 上記圧電素子の可動子を設けていない他
端側に慣性体を設けたことを特徴とする請求項１記載の
マイクロマニピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25192597A JPH1190867A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | マイクロマニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25192597A JPH1190867A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | マイクロマニピュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1190867A true JPH1190867A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=17230019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25192597A Withdrawn JPH1190867A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | マイクロマニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1190867A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020016317A (ko) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | 이민기 | 지능형 공작기계용 병렬기구 |
| WO2002098603A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Produktionsmaschine |
| WO2003049908A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-19 | Chip-Man Technologies Oy | Micromanupulator including piezoelectric benders |
| KR100396127B1 (ko) * | 2002-06-11 | 2003-09-02 | 브이에스텍 주식회사 | 병렬기구 구조 3자유도 운동 시스템 장치 |
| WO2003050890A3 (en) * | 2001-12-10 | 2003-11-20 | C William Hennessey | Parallel kinematic micromanipulator with piezoelectric linear actuators |
| US6741912B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-05-25 | Microbotic A/S | Flexible tool for handling small objects |
| JP2005246541A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Taiheiyo Cement Corp | パラレルリンク装置の制御方法 |
| US7081700B2 (en) * | 2003-03-19 | 2006-07-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Manipulator |
| WO2006087408A1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Nokia Corporation | Piezoelectric actuator element for micromovement |
| WO2007051663A1 (de) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur bewegung eines objektes |
| EP1792693A2 (de) * | 2005-11-14 | 2007-06-06 | Carl von Ossietzky Universität Oldenburg | Vorrichtung zum Verlagern von Endeffektoren an Mess- oder Handhabungseinrichtungen sowie Verfahren zur Bestimmung der Kontaktkraft oder der Position eines Endeffektors |
| CN100354069C (zh) * | 2003-04-10 | 2007-12-12 | 哈尔滨工业大学 | 六自由度宏动精密并联定位平台 |
| CN104149096A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-19 | 华南理工大学 | 一种可精密三维移动的Delta结构并联机械手 |
| CN105538292A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-04 | 燕山大学 | 一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台 |
| CN105583810A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-18 | 广州数控设备有限公司 | 带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人 |
| KR101876676B1 (ko) * | 2017-04-25 | 2018-07-09 | 경남대학교 산학협력단 | 6축 힘/모멘트 측정 기능을 갖는 순응장치 |
| CN108582036A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-09-28 | 殷红平 | 一种恶劣天气电力侦查机器人躲避装置 |
| KR101952043B1 (ko) * | 2017-11-28 | 2019-02-25 | 경남대학교 산학협력단 | 6축 힘/모멘트 측정 기능을 갖는 베이스플랫폼 장치 |
| JP2019530586A (ja) * | 2016-10-06 | 2019-10-24 | ユニヴェルシテ・ドゥ・フランシュ・コンテ | 把持を可能にする６段階の自由度を有するロボット構造体 |
| WO2020100689A1 (ja) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| JP2020081391A (ja) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| KR20210142298A (ko) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 학교법인 김천대학교 | 무인 원격 방사선 검출장치 |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP25192597A patent/JPH1190867A/ja not_active Withdrawn
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020016317A (ko) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | 이민기 | 지능형 공작기계용 병렬기구 |
| WO2002098603A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Produktionsmaschine |
| US6979932B2 (en) | 2001-06-01 | 2005-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Production machine |
| US6741912B2 (en) | 2001-07-02 | 2004-05-25 | Microbotic A/S | Flexible tool for handling small objects |
| US7141914B2 (en) | 2001-12-07 | 2006-11-28 | Chip-Man Technologies Oy | Micromanipulator including piezoelectric benders |
| WO2003049908A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-19 | Chip-Man Technologies Oy | Micromanupulator including piezoelectric benders |
| WO2003050890A3 (en) * | 2001-12-10 | 2003-11-20 | C William Hennessey | Parallel kinematic micromanipulator with piezoelectric linear actuators |
| US6671975B2 (en) | 2001-12-10 | 2004-01-06 | C. William Hennessey | Parallel kinematic micromanipulator |
| US6769194B2 (en) | 2001-12-10 | 2004-08-03 | C. William Hennessey | Parallel kinematic micromanipulator |
| KR100396127B1 (ko) * | 2002-06-11 | 2003-09-02 | 브이에스텍 주식회사 | 병렬기구 구조 3자유도 운동 시스템 장치 |
| US7081700B2 (en) * | 2003-03-19 | 2006-07-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Manipulator |
| US7122940B2 (en) | 2003-03-19 | 2006-10-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Manipulator |
| CN100354069C (zh) * | 2003-04-10 | 2007-12-12 | 哈尔滨工业大学 | 六自由度宏动精密并联定位平台 |
| JP2005246541A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Taiheiyo Cement Corp | パラレルリンク装置の制御方法 |
| WO2006087408A1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Nokia Corporation | Piezoelectric actuator element for micromovement |
| US7952639B2 (en) | 2005-02-15 | 2011-05-31 | Nokia Corporation | Piezoelectric actuator element for micromovement |
| WO2007051663A1 (de) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur bewegung eines objektes |
| EP1792693A2 (de) * | 2005-11-14 | 2007-06-06 | Carl von Ossietzky Universität Oldenburg | Vorrichtung zum Verlagern von Endeffektoren an Mess- oder Handhabungseinrichtungen sowie Verfahren zur Bestimmung der Kontaktkraft oder der Position eines Endeffektors |
| EP1792693A3 (de) * | 2005-11-14 | 2009-06-10 | Carl von Ossietzky Universität Oldenburg | Vorrichtung zum Verlagern von Endeffektoren an Mess- oder Handhabungseinrichtungen sowie Verfahren zur Bestimmung der Kontaktkraft oder der Position eines Endeffektors |
| CN104149096A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-19 | 华南理工大学 | 一种可精密三维移动的Delta结构并联机械手 |
| CN105538292A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-04 | 燕山大学 | 一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台 |
| CN105583810A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-18 | 广州数控设备有限公司 | 带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人 |
| CN108621127A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-10-09 | 殷红平 | 恶劣天气电力侦查机器人躲避装置 |
| CN108582036A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-09-28 | 殷红平 | 一种恶劣天气电力侦查机器人躲避装置 |
| JP2019530586A (ja) * | 2016-10-06 | 2019-10-24 | ユニヴェルシテ・ドゥ・フランシュ・コンテ | 把持を可能にする６段階の自由度を有するロボット構造体 |
| KR101876676B1 (ko) * | 2017-04-25 | 2018-07-09 | 경남대학교 산학협력단 | 6축 힘/모멘트 측정 기능을 갖는 순응장치 |
| KR101952043B1 (ko) * | 2017-11-28 | 2019-02-25 | 경남대학교 산학협력단 | 6축 힘/모멘트 측정 기능을 갖는 베이스플랫폼 장치 |
| WO2020100689A1 (ja) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| JP2020080929A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| CN111436190A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-07-21 | 京瓷株式会社 | 刷子和头部 |
| JP2020081391A (ja) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| WO2020110642A1 (ja) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 京セラ株式会社 | ブラシ及びヘッド部 |
| CN111491539A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-08-04 | 京瓷株式会社 | 刷子和头部 |
| KR20210142298A (ko) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 학교법인 김천대학교 | 무인 원격 방사선 검출장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH1190867A (ja) | マイクロマニピュレータ | |
| Peng et al. | A review of long range piezoelectric motors using frequency leveraged method | |
| Ouyang et al. | Micro-motion devices technology: The state of arts review | |
| Zhang et al. | Piezoelectric friction–inertia actuator—A critical review and future perspective | |
| Li et al. | Design and development of a new piezoelectric linear Inchworm actuator | |
| US4736131A (en) | Linear motor driving device | |
| Breguet et al. | Stick and slip actuators: design, control, performances and applications | |
| Yao et al. | Design, analysis, fabrication and testing of a parallel-kinematic micropositioning XY stage | |
| JP3830515B2 (ja) | 電気機械式の位置決めユニット | |
| Yamagata et al. | A micropositioning device for precision automatic assembly using impact force of piezoelectric elements | |
| Gao et al. | A compact 2-DOF micro/nano manipulator using single miniature piezoelectric tube actuator | |
| US20020074901A1 (en) | Double bimorph electromechanical element | |
| KR20060118927A (ko) | 변위 확대 기구를 갖는 압전 선형 모터 | |
| Breguet et al. | Stick and slip actuators and parallel architectures dedicated to microrobotics | |
| Breguet et al. | Applications of piezo-actuated micro-robots in micro-biology and material science | |
| JPH06328374A (ja) | マイクロマニピュレータ | |
| Liu et al. | A self-moving precision positioning stage utilizing impact force of spring-mounted piezoelectric actuator | |
| Nguyen et al. | Modeling of piezo-actuated stick-slip micro-drives: An overview | |
| Lee et al. | Development of a piezoelectric multi-axis stage based on stick-and-clamping actuation technology | |
| Bergander et al. | Development of miniature manipulators for applications in biology and nanotechnologies | |
| JP2003062773A (ja) | マイクロマニピュレータ | |
| US11711033B2 (en) | Piezoelectric motor with bending travelling wave | |
| JP2000009867A (ja) | ステージ移動装置 | |
| JP3003541B2 (ja) | 関節機構およびこれを用いたマイクロマニピュレータ | |
| JP2630301B2 (ja) | 圧電クランプ機構 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |